学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示
基于等效均匀剂量的目标函数及蒙特卡罗法卷积核的实现
作 者: 朱琳
导 师: 周凌宏
学 校: 南方医科大学
专 业: 生物医学工程
关键词: 调强放疗 治疗计划 剂量计算 目标函数 等效均匀剂量 蒙特卡罗 卷积核
分类号: R730.55
类 型: 硕士论文
年 份: 2008年
下 载: 89次
引 用: 0次
阅 读: 论文下载
内容摘要
放射治疗是治疗癌症的三大主要手段之一,约有60%-70%的肿瘤病人需要进行放射治疗。从经典的三维适形放射治疗技术发展到现在的调强放射治疗技术是放射肿瘤学史上的一次重大变革。调强放疗计划不同于传统的放疗计划,它是逆向计划过程。即:首先由临床医生提出数字化的临床目标,然后由计划系统优化参数,使治疗计划的结果最接近期望的临床目标。鉴于实际问题的复杂性,调强放射治疗的优势还远没有在临床应用中完全发挥出来,尚有许多急需解决的问题。目标函数的构建和蒙特卡罗方法卷积核的获取,是调强放疗计划系统中的关键技术。目标函数是优化和评价一个治疗计划的重要目标,它不仅是输出剂量与输入射线参数之间的纽带,它更能反映出一个治疗计划的优劣。物理目标函数是目前应用最广泛的,但它不能反映出剂量不均匀性对实际照射效果的影响;等效均匀剂量目标函数的出现,在一定程度上弥补了这个缺陷。本文从等效均匀剂量提出的背景入手,介绍等效均匀剂量发展和推演的过程,并从数理角度对等效均匀剂量进行浅析。为了说明它的应用效果,在其他条件不变的情况下,用等效均匀剂量目标函数和剂量目标函数优化同样的治疗计划。结果表明等效均匀剂量的目标函数可以取得更均匀的剂量分布,更有效地保护危险器官和正常组织,且算法收敛速度更快。等效均匀剂量中参数的取值是它在应用过程中的一个难点,本文运用实例分析了参数取值对优化结果的影响。等效均匀剂量具有严格的生物学背景,它在一定程度上可以模拟出人体组织器官的剂量效应、反映出肿瘤控制率的大小,因此它可以看作是物理目标函数到生物目标函数的过渡。剂量计算是放疗计划中的核心和灵魂。调强放疗的发展使得不规则野剂量的准确计算成为迫切的需要,目前不规则野剂量计算的经典方法是三维卷积法,即:剂量由比释总能函数和能量沉积核卷积得到。获取能量沉积核的方法有直接实验测量法、高斯函数逼近法、解卷积法和蒙特卡罗方法。其中蒙特卡罗法是获取能量沉积核最为精确的方法。本文的另一个主要研究工作是基于EGS的蒙特卡罗法卷积核的获取。本文的第四至五章阐述了卷积核的含义及其常见获取方法,概述了蒙特卡罗方法思想。目前蒙特卡罗法由于巨大的时间消耗还不能应用于临床的剂量计算,但是用蒙特卡罗法获取卷积核等同于在均匀媒质中、微小的单元面积下,用蒙特卡罗法进行剂量计算,这无疑是可行的。在简单介绍EGS开发包的基础上,本文用它获取了能量沉积核,并将这个核与解卷积法得到的笔射束核应用于同样的病例,分析二者差异,结果发现,采用蒙特卡罗法的卷积核,靶区内剂量分布的不均匀性远远超过用解卷积法获取的笔射束核。本文的最后对工作中的遗留问题进行了总结,并对今后的工作进行了展望。
|
全文目录
摘要 3-5 ABSTRACT 5-10 第1章 绪论 10-14 1.1 调强放射治疗的实现方式 10-11 1.2 IMRT计划系统 11-12 1.2.1 IMRT计划系统的功能 11 1.2.2 IMRT系统的关键技术 11-12 1.3 课题意义 12 1.4 内容安排 12-14 第2章 常用的目标函数 14-18 2.1 剂量目标函数 14-15 2.2 剂量-体积目标函数 15-16 2.3 剂量-效应目标函数 16 2.4 EUD目标函数 16-18 第3章 EUD目标函数在IMRT中的应用 18-33 3.1 EUD的背景和研究意义 18-19 3.2 EUD的发展与推演过程 19-23 3.3 EUD数理浅析 23-26 3.4 EUD目标函数在IMRT中的应用 26-33 3.4.1 剂量目标函数 26-27 3.4.2 EUD目标函数 27-33 第4章 卷积核及其常见获取方法 33-36 4.1 剂量计算方法 33-34 4.2 卷积核的获取方法 34-36 第5章 基于EGS的MC法卷积核的实现 36-44 5.1 MC法概述 36-37 5.2 EGS开发包简介 37-38 5.2.1 EGS的物理数学机制 37 5.2.2 几何结构描述 37-38 5.2.3 计数和输出 38 5.3 基于EGS的MC法卷积核的实现 38-44 5.3.1 模拟卷积核的几何模型 38-39 5.3.2 参数设置 39-40 5.3.3 数据处理和结果显示 40-44 第6章 总结 44-46 6.1 论文总结 44-45 6.2 工作展望 45-46 参考文献 46-50 附录一: 硕士期间发表的论文及取得的成果 50-51 致谢 51-52
|
相似论文
- 等效均匀剂量放射生物效应数学模型研究,R311
- 光子束在介质界面区域剂量特性的研究,R815
- 辐射自显影胶片用于调强放疗剂量验证的可行性研究,R815
- 空中目标抗干扰识别跟踪系统,TN215
- 随机市场模型下基于红利和交易费用的美式期权定价,O211.6
- 基于VaR模型在标准型股票基金风险评估中的应用研究,F224
- 实物期权模型的研究及在中国的应用,F832.5
- 岩体强度随机性与边坡可靠性研究,TD854.6
- 射频滤波器优化设计的研究,TN713
- 楼宇三联供系统容量配置及运行策略优化研究,TU18
- 调强放疗强度矩阵分解研究,R730.5
- 辽宁东部地区日本松干蚧定量风险分析,S763.3
- 高速公路资产管理系统研究,U495
- MCP端面电子反射对像增强器分辨力的影响,TN144
- 纳米多孔材料吸附有害气体的巨正则蒙特卡罗模拟,TB383.1
- 计算机辅助飞机制造容差优化设计技术研究,V262
- 核事故外照射剂量快速估算方法的研究与软件编制,R144
- 无线传感器网络定位技术的研究,TP212.9
- 我国分级基金估值方法评价及其选择研究,F224
- 偏振光蒙特卡罗大气传输模型及其应用研究,O436.3
- 连接函数(Copula)理论及其在金融风险中的应用,F224
中图分类: > 医药、卫生 > 肿瘤学 > 一般性问题 > 肿瘤治疗学 > 放射疗法
© 2012 www.xueweilunwen.com
|